Способ регистрации нулевой разности хода световых лучей и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свир-ву (22) Заявлено 1,8.06.80(21) 2943103/18-28 (51) М. Кд.з

G 01 В 21/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30,0682.Бюллетень ¹ 24 153) УДК (088.8) Дата опубликования описания 30.06.82 (72) Авторы изобретения

И.П.ГУРов и В И.Прицкер (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ НУЛЕВОЙ РАЗНОСТИ

ХОДА СВЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в частности для интерференционного измерения длин.

Известен способ регистрации нулевой разности хода, в котором с помощью источника белого, света создают интерференционную картину, используя фотопреобразователь и запоминающее устройство, регистрируют и запоминают i-ый экстремум освещенности, сравнивают его с соседними (1+1)-ым и (i — 1)-ым экстремумами, находя больший из них, и производя последовательно запоминание и сравнение при всех i определяют наибольший экстремум, соответствующий ахромати-. ческой полосе, центр которой совпадает с нулевой разностью хода

xp-- 0 51) °

Однако способ обладает недостаточной точностью регистрации, обусловленной малой точностью определения наибольшего экстремума освещенности.

Известно устройство регистрации нулевой разности хода, содержащее источник белого света, интерференционный преобразователь, фотопреобразователь, запоминающий блок, узел сравнения и регистратор (1).

Недостатком устройства является малая точность регистрации, объясняемая нестабильностью светового потока и чувствительностью фотопреобразователя за время сравнения, а также погрешностью сравнения экстремумов, связанной, в частности, с небольшим различием в освещенности соседних экстремумов, а также с сравнительно большим промежутком времени, необходимым для последовательного сравнения всех полос интерференционной картины.

Наиболее близким к предлагаемому является способ регистрации нулевой разности хода световых лучей, заключающийся в том, что получают интерференционную картину, перемещают точку наблюдения по интерференционной картине и регистрируют освещенность в точке наблюдения. Интерференционную картину получают в белом свете (2).

Недостатком известного способа является малая точность измерения, связанная с тем, что интерференционную картину получают в белом свете и регистрируют нулевую разность хода, только принимая во внимание центральный максимум; таким обра939938 зом, огибающая имеет малую крутизну, что при модуляции приводит к погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому по принципу действия и достигаемому результату является устройство 5 регистрации нулевой разности хода световых лучей, содержащее источник излучения, установленные по ходу светового луча интерферометр и фотопреобразователь с диафрагмой, синхронный детектор, модулятор, пороговый элемент, нуль-орган и привод.

В устройстве используется источник белого света (2).

Недостатком устройства является малая точность регистрации нулевой разности хода, обусловленная формированием сигнала огибающей с малой крутизной и связанной с этим погрешностью при нестабильности среднего положения колеблющейся диафрагмы.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что интерференционную картину получают в монохроматическом свете, периодически меняют длину волны излучения, интегрируют освещенность в точке наблюдения, а о нулевой разности хода судят по экстремуму интегрального значения освещенности.

В устройстве поставленная цель достигается тем, что оно снабжено блоком перестройки длины волны источника излучения и интегратором, а источник излучения выполнен мо- 35 нохроматическим, фотопреобразователь, интегратор, синхронный детектор и привод соединены последовательно, пороговый элемент включен между синхронным детектором и нуль-органом,.а 40 модулятор соединен с диафрагмой фотопреобразователя и синхронным детектором

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 — диаграмма на- 45 пряжений на элементах схемы.

Устройство регистрации нулевой разности хода световых лучей состоит из источника 1 монохроматическо.го излучения, интерферометра 2, 50 фотопреобразователя 3 с диафрагмой 4, соединенных последовательно интегратора 5, синхронного детектора 6, порогового элемента 7, нуль-органа 8, привода 9, подключенного к фотопреобразователю 3, блока 10 перестройки длины волны источника излучения, модулятора 11, соединенного с диафрагмой 4 фотопреобразователя 3 и с синхронным детектором б.

Способ регистрации нулевой разности хода световых лучей с помощью устройства реализуется следующим образом.

С помощью перестраиваемого источника 1 монохроматического излуче- 65 йия и интерферометра 2 в поле зрения фотопреобраэователя 3 создают интерференционную картину монохроматического света, которая при данной длине волны А „ источника будет иметь периодический характер с полосами, расположенными через A„/2, причем центр одной из полос будет совмещен с координатой х=О, соответствующей нулевой разности хода (фиг.2а). Затем изменяют длину волны источника 1 по периодическому закону с помощью блока 10 перестройки длины волны, при этом все -полосы, кроме центральной, соответствующей нулевой разности хода, смещаются тем больше, чем дальше отстоит эта полоса от координаты

xo=0 (фиг.2), где лЛ вЂ” изменение длины волны источника 1 при его перестройке.

С помощью интегратора 5 интегрируют.освещенность интерференционной картины в различных точках поля изображения, причем из-за смещения полос, во всех точках, кроме координаты х =О и близкой к ней центральной области, интегральное значение освещенности будет постоянным и равным освещенности Up картины белого света, а в центральной области за счет суммирования освещенности полос интегральная освещенность будет увеличиваться, причем ее экстремум соответствует координате х =О (фиг.2).

Таким образом, путем введения источника 1 монохроматического излучения, снабженного блоком 10 перестройки длины волны, и интегрирования выходного сигнала фотопреобразователя 3 интегратором 5 вместо ряда экстремумов, характерного для интерференционной картины белого света, может быть получен только один экстремум, соответствующий нулевой разности хода (фиг ° 2б).

Нулевую разность хода регистрируют путем модуляции поля изображения с помощью диафрагмы 4 и модулятора

11 и определения нулевого значения выходного сигнала синхронного детектора б (фиг.2в) с помощью нульоргана 8, останавливающего привод

9. Для исключения ложных срабатываний нуль-органа 8 эа пределами центральной области использован пороговый элемент 7, открывающий нуль-орган 8 при достижении сигналом синхронного детектора 6 некоторого порогового значения (Чп)70 (фиг.2в).

Таким образом, применение источника монохроматического излучения с перестраиваемой длиной волны и интегрирование светового потока в каждой точке поля интерференции позволяет повысить точность измерения нулевой разности хода.

939938

Формула изобретения

1. Способ регистрации нулевой раз=. ности хода световых лучей, заключающийся в том, что получают интерференционную картину, перемещают точ- 5 ку наблюдения по интерференционной картине и регистрируют освещенность в точке наблюдения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, интерферен-1О ционную картину получают в монохроматическом свете, периодически меняют длину волны излучения, интегрируют освещенность .в точке наблюдения„ а о нулевой разности хода судят по )5 экстремуму интегрального значения освещенности.

2. Устройство регистрации нулевой разности хода световых лучей, содержащее источник излучения, установ->> ленные по ходу светового луча интерферометр и фотопреобразователь с диафрагмой, синхронный детектор, модулятор, пороговый элемент, нуль-орган и привод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком перестройки длины волны источника излучения и интегратором, а источник излучения выполнен монохроматическим, фотопреобразователь, интегратор, синхронный детектор и привод соединены последовательно, пороговый элемент включен между синхронным детектором и нуль-органом, а модулятор соединен с диафрагмой фотопреобраэователя и синхронным детектором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубовский Ю,М., Новикова И.В., Пивоварова Л.Н., Смирнова Г.Г.

Фотоэлектрические устройства для. наведения на ахроматическую интерференционную полосу. — Приборы и техника эксперимента, 1975, 9 6, 214 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 413367, кл. G 01 В 9/02, 1974 (прототип).

9399ЗВ

Составитель Е.Глазкова

ТехредЖ.Кастелевич Корректор А.Ференц

Редактор Е.Лушникова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, .ул. Проектная, 4

Заказ 4649/59 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5